2011环保工程师：大气污染控制讲义汇总
　　第二节 大气的热力过程
　　一.太阳辐射
　　太阳的辐射能是地球表面和大气的唯一能量来源，地面和大气获得辐射能增热的同时，本身放出热辐射而冷却，所以大气内部始终存在着冷与暖的变化，冷、暖在某种意义上讲决定着空气的干湿与降水，决定着低气压的分布，影响着大气的运动，也就影响了排放至大气的污染物质的扩散稀释。
　　1.什么是辐射
　　自然界中的一切物体都以电磁波的形式时刻不停的向外传递能量，这种传递能量的方式称为辐射，以辐射的方式向四周输送的能量称辐射能，有时简称辐射。
　　辐射能的不同，在于电磁波的波长不同，波长即指两连续波间波峰至波峰的距离，物体放射的波长视物体的温度而定，物体的温度增加放射的波长减短，太阳由于温度很高，它的辐射波长在0.15—4.0μm(10-4cm)之间。辐射最强在0.475μm附近。地球表面平均温度在15℃，辐射最强是在10μm附近，太阳放出主要辐射的波长只有地球放出的波长的 ，所以我们称太阳辐射是短波，地球辐射是长波，太阳、地球和大气的辐射波长在0.15—120μm之间，其中0.4—0.76μm可见光波长。波长<0.4μm为紫外线，波长>0.76μm的为红外线。
　　据估算一年中整个地球可以从太阳获得1.3×1024卡热量，在不计大气影响条件下，一分钟内太阳投射到地球表面每一平方厘米面积上的能量称为太阳辐射强度。据计算，在大气上界，即无大气影响条件下，与太阳成垂直的平面上，每平方厘米面积上每分钟获得的热量为1.94卡，这是在日地平均距离下求得的，称为太阳常数。概括而言：
　　(1)太阳表面温度6000K，它的辐射波长0.15—4.0μm，辐射最强在0.475μm长波;
　　地球表面温度15℃，它的辐射波长2.0—120μm，辐射最强在10μm短波。
　　(2)各种物体接受辐射波长有选择性。
　　(3)各种物体高于0℃，就可辐射波长，也可接受辐射波。
　　(4)太阳辐射的波长是地球的 。
　　2.大气对太阳辐射的减弱及影响因素
　　地球周围若没有大气圈，地面可能获得同样的太阳辐射强度，但由于大气的存在使到达地面的太阳辐射强度远比7.94卡少，这主要由于大气对太阳辐射有减弱、消耗等影响，主要通过下述作用。
　　(1) 吸收辐射
　　大气中的水蒸汽、CO2、吸收波长较长的红外部分，O3能强烈吸收紫外线(0.255μm的吸收99%)，N2不吸收太阳辐射。大气吸收太阳辐射后变成了热能，因此在平流层臭氧比较集中的地方温度较高。
　　(2) 散射作用
　　散射：使太阳辐射的直线射程发生偏斜，向四面八方散开的现象称为散射。大气中的云滴、尘粒、空气分子对太阳辐射有散射作用，散射只改变太阳辐射的方向，对大气的热能无影响，经散射，一部分到地面，一部分返宇宙。
　　(3) 反射
　　大气层云层和较大颗粒的尘埃能将一部分太阳辐射反射到空间去，所以阴天地面得到的太阳辐射很少。
　　上述三种作用以反射作用最大，散射次之，吸收最小。
　　(4) 透过大气层
　　反射和散射返回宇宙空间的占43%，大气直接吸收的占14%，其余43%到达地面被地面吸收。(包括直接到达地面的27%和散射回地面的16%两部分)3.大气温度依地面温度的变化关系
　　辐射能力极大值对应的波长(λmax)同辐射体的绝对温度T成反比。 温度越高，辐射波长越短。
　　地面温度为200—300K，据此下地面辐射是种长波辐射，大气也以长波辐射方式向四周输送热量，其中一部分投向地面称为大气的逆辐射。这样大气能防止地面热量的大量散失，对地面有保温作用。地面辐射G1与被地面吸收的大气逆辐射G2之差称为地面有效辐射或称夜间有效辐射R=G1-G2。
　　若无大气，地面的温度不是15℃，而是-23℃(据计算)大气圈的存在防止了夜间地面热量迅速散失引起的急剧降温，因而减少了温度的日变辐。
　　大气对太阳的短波辐射吸收很少(仅臭氧对其有吸收)，而大气中的水汽、CO2能大量吸收地面的长波辐射，因此太阳辐射不是大气，特别不是近地层大气的主要热源。近地层大气温度主要受地表温度的影响，据统计约有75—95%的地面长波辐射被大气吸收，而且几乎在近地面40—50米的气层中就完全被吸收了。所以地面温度的同期性变化自然会引起空气温度的自然性变化。
　　地面温度(土壤温度)的日变化是周期性的，具有一最高值和最低值，在一天里地表温度最高值在13点左右，最低温度在日出前后。
　　在陆地上，大气温度的波动传播基本遵从土壤中温度波动传播规律，离地面越高，振幅越小，位相越落后，陆地上最高气温出现在14点到5点，最低气温出现在日出时。
　　海洋气温日变辐稍大于水面温度日变辐，一般洋面温度昼夜都比气温高，洋面气温日变辐为1—2℃;内陆湖面气温日变幅较大，可达10℃左右，水面最高气温出现在12点半左右，最低气温出现在日出前后。洋面气温日变化是有太阳辐射直接作用造成的。因为海洋水面温度几乎昼夜不变，是洋面上空气含水汽量较多的结果，其日变辐的极值都比水温提前些。
　　气温的年变化曲线与地表温度年变化曲线平行，但振幅较小。陆地最高月温在7月，最低月温在1月。海洋或海滨地带最高月温发生在在8月，最低月温在2月或3月初。